JP2015002315A - 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極とｐ型領域の接触抵抗を低減可能である炭化珪素半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】炭化珪素半導体装置１は、炭化珪素層１０と、絶縁層２と、電極５０とを備えている。炭化珪素層１０は、第１の主面１０ａに接する第１のｐ型領域５ｂと、第１のｐ型領域５ｂと接し、かつ第１の主面１０ａに接する第１の第１のｎ型領域１４とを含む。絶縁層２は、第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂと接する。電極５０は、第１の主面１０ａにおいて第１の第１のｎ型領域１４とショットキー接合し、かつ絶縁層２と接する。電極５０は、絶縁層２の第４の主面３ａと接し、かつ平面視において絶縁層２の側面３ｃを取り囲むように側面３ｃと接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化珪素半導体装置およびその製造方法に関するものであり、より特定的には、炭化珪素層とショットキー接合する電極を備えた炭化珪素半導体装置およびその製造方法に関するものである。

近年、ショットキーバリアダイオード（以下、ＳＢＤと称す）などの半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。

たとえば特開平２−１５１０６７号公報（特許文献１）には、バリア金属に接してＰＮ接合を選択的に設けた、シリコンからなるジャンクションバリアショットキーダイオード（以下、ＪＢＳと称す）が開示されている。当該ＪＢＳは、順バイアス時には近隣のＰＮ接合による空乏層が互いに連結し順電流を遮断することがないように形成され、逆バイアス時には近隣のＰＮ接合の空乏層が互いに連結し、逆リーク電流を遮断するように構成されている。

特開平２−１５１０６７号公報

しかしながら、特開平２−１５１０６７号公報に記載のシリコンからなるＪＢＳの構造を、単純に炭化珪素からなるＪＢＳに採用すると、炭化珪素層に形成されたｐ型領域とバリア金属との接触抵抗が大きくなるため、オン電圧が高くなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極とｐ型領域との接触抵抗を低減可能である炭化珪素半導体装置およびその製造方法を提供することである。

本発明に係る炭化珪素半導体装置は、炭化珪素層と、絶縁層と、電極とを備えている。炭化珪素層は、第１の主面と、第１の主面と反対側の第２の主面とを有し、第１の主面に接する第１のｐ型領域と、第１のｐ型領域と接し、かつ第１の主面に接する第１のｎ型領域とを含む。絶縁層は、第１の主面において第１のｐ型領域と接する。電極は、第１の主面において第１のｎ型領域とショットキー接合し、かつ絶縁層と接する。絶縁層は、第１の主面と接する第３の主面と、第３の主面と反対側の第４の主面と、第３の主面および第４の主面を繋ぐ側面とを含む。絶縁層の第４の主面と接し、かつ平面視において絶縁層の側面を取り囲むように側面と接する。

本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、以下の工程を有している。第１の主面と、第１の主面と反対側の第２の主面とを有し、第１の主面に接する第１のｐ型領域と、第１のｐ型領域と接し、かつ第１の主面に接する第１のｎ型領域とを含む炭化珪素層が準備される。第１の主面において第１のｐ型領域と接する絶縁層が形成される。第１の主面において第１のｎ型領域とショットキー接合し、かつ絶縁層と接する電極が形成される。絶縁層は、第１の主面と接する第３の主面と、第３の主面と反対側の第４の主面と、第３の主面および第４の主面を繋ぐ側面とを含む。電極を形成する工程は、絶縁層の第４の主面と接し、かつ平面視において絶縁層の側面を取り囲むように側面と接する電極を形成する工程を含む。

本発明によれば、電極とｐ型領域との接触抵抗を低減可能である炭化珪素半導体装置およびその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の構造を概略的に示す断面模式図である。 図１における領域ＩＩの拡大図である。 ｐ型領域と電極との接触抵抗と絶縁層の厚みとの関係を示す概念図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に示すフロー図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第１の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第２の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の絶縁層形成工程を概略的に示すフロー図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第４の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第５の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第６の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第７の工程を概略的に示す断面模式図である。 本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第８の工程を概略的に示す断面模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

はじめに、本発明の実施の形態の概要について説明する。
発明者らは、炭化珪素層に形成されたｐ型領域とアノード電極との間の接触抵抗を低減する方法について鋭意研究の結果、以下の知見を得て本発明を見出した。炭化珪素層に形成されたｐ型領域とアノード電極との間の接触抵抗を低減させるために、たとえば当該ｐ型領域とアノード電極との間に、炭化珪素層に形成されたｐ型領域と低抵抗接触するたとえばＮｉＳｉなどの金属層を形成し、その後当該ｐ型領域と、アノード電極と、金属層とを１０００℃程度でアニールすることにより、炭化珪素層に形成されたｐ型領域とアノード電極との接触抵抗を低減することが考えられる。しかしながら、炭化珪素層を１０００℃程度の高温でアニールすると、炭化珪素層の表面に荒れが発生することにより、電極と炭化珪素層に形成されたｎ型領域との間のショットキー接合特性の品質が劣化（特にリーク電流が増大）する懸念がある。発明者らは、金属層の代わりにたとえば二酸化珪素などの絶縁層をｐ型領域とアノード電極との間に挟み込むことにより、アノード電極とｎ型領域との間のショットキー接合特性の品質を劣化させることなく、炭化珪素層に形成されたｐ型領域とアノード電極との接触抵抗を低減可能であるとの知見を得て、本発明を見出した。

（１）実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１は、炭化珪素層１０と、絶縁層２と、電極５０とを備えている。炭化珪素層１０は、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有し、第１の主面１０ａに接する第１のｐ型領域５ｂと、第１のｐ型領域５ｂと接し、かつ第１の主面１０ａに接する第１のｎ型領域１４とを含む。絶縁層２は、第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂと接する。電極５０は、第１の主面１０ａにおいて第１のｎ型領域１４とショットキー接合し、かつ絶縁層２と接する。絶縁層２は、第１の主面１０ａと接する第３の主面２ｂと、第３の主面２ｂと反対側の第４の主面２ａと、第３の主面２ｂおよび第４の主面２ａを繋ぐ側面２ｃとを含む。電極５０は、絶縁層２の第４の主面２ａと接し、かつ平面視において絶縁層２の側面２ｃを取り囲むように側面２ｃと接する。本明細書において、平面視とは、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａの法線方向から見た視野のことである。

実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１によれば、絶縁層２は、第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂと接し、かつ平面視において絶縁層２の側面２ｃを取り囲むように側面２ｃと接する。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を低減することができる。

（２）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１において好ましくは、絶縁層２は二酸化珪素を含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を効果的に低減することができる。

（３）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１において好ましくは、絶縁層２の厚みは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を効果的に低減することができる。

（４）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１において好ましくは、平面視において、電極５０の外周端部５０ａよりも外側に位置する第２のｐ型領域１６ｂをさらに備える。これにより、炭化珪素半導体装置の耐圧を向上させることができる。

（５）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１において好ましくは、平面視において、第２のｐ型領域１６ｂを取り囲むように配置された第２のｎ型領域１７をさらに備える。これにより、炭化珪素半導体装置の耐圧を向上させることができる。

（６）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１において好ましくは、電極５０は、チタンを含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を効果的に低減することができる。

（７）実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法は、以下の工程を有している。第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有し、第１の主面１０ａに接する第１のｐ型領域５ｂと、第１のｐ型領域５ｂと接し、かつ第１の主面１０ａに接する第１のｎ型領域１４とを含む炭化珪素層１０が準備される。第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂと接する絶縁層２が形成される。第１の主面１０ａにおいて第１のｎ型領域１４とショットキー接合し、かつ絶縁層２と接する電極５０が形成される。絶縁層２は、第１の主面１０ａと接する第３の主面２ｂと、第３の主面２ｂと反対側の第４の主面２ａと、第３の主面２ｂおよび第４の主面２ａを繋ぐ側面２ｃとを含む。電極５０を形成する工程は、絶縁層２の第４の主面２ａと接し、かつ平面視において絶縁層２の側面２ｃを取り囲むように側面２ｃと接する電極５０を形成する工程を含む。

実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法によれば、第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂと接する絶縁層２が形成され、かつ絶縁層２の第４の主面２ａと接し、かつ平面視において絶縁層２の側面２ｃを取り囲むように側面２ｃと接する電極５０が形成される。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を低減可能な炭化珪素半導体装置１を得ることができる。

（８）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、絶縁層２を形成する工程は、第１のｎ型領域１４および第１のｐ型領域５ｂに接して絶縁層２を形成する工程と、第１のｎ型領域１４に接する絶縁層２の領域を除去する工程とを含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を低減可能な炭化珪素半導体装置１を効率的に得ることができる。

（９）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、絶縁層２を形成する工程は、化学気相成長法により絶縁層２を形成する工程を含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を低減可能な炭化珪素半導体装置１を効率的に得ることができる。

（１０）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、絶縁層２を形成する工程は、化学気相成長法により絶縁層２を形成する工程の後、絶縁層２をアニールする工程を含む。絶縁層２をアニールすることにより絶縁層２の膜質が変化することにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を効率的に低減することができる。

（１１）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、絶縁層２をアニールする工程は、絶縁層２を８００℃以上９００℃以下の温度でアニールする工程を含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を効率的に低減することができる。

（１２）上記実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、絶縁層２を形成する工程は、炭化珪素層１０の第１のｐ型領域５ｂを熱酸化することにより行われる。これにより、簡易なプロセスにより、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗を低減可能な炭化珪素半導体装置１を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。
まず、本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置であるＪＢＳの構造について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示すように本実施の形態のＪＢＳ１は、炭化珪素層１０と、ショットキー電極５０と、絶縁層２と、カソード電極３０と、上部配線６０と、パッド電極４０と、保護膜７０とを主に有している。炭化珪素層１０は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素からなり、かつｎ型の導電型を有している。炭化珪素層１０は、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａとは反対側の第２の主面１０ｂとを有している。

炭化珪素層１０は、第１のｐ型領域５ｂと、第２のｐ型領域１６ｂと、第３のｐ型領域３と、第２のｎ型領域１７と、ｎ+基板１１と、電界停止層１２と、第１のｎ型領域１４とを含んでいる。第１のｐ型領域５ｂと、第２のｐ型領域１６ｂと、第３のｐ型領域３の各々は、たとえばアルミニウム（Ａｌ)やホウ素（Ｂ）などの不純物がイオン注入されたｐ型の導電型を有する領域である。第３のｐ型領域３は、第４のｐ型領域５ａと、第４のｐ型領域５ａよりも低い不純物濃度を有する第５のｐ型領域１６ａとを含んでいてもよい。第４のｐ型領域５ａは、２つの第５のｐ型領域１６ａにより挟まれて形成されていてもよい。第１のｐ型領域５ｂおよび第４のｐ型領域５ａの各々における不純物濃度は、たとえば１×１０¹⁹ｃｍ^-3程度である。第２のｐ型領域１６ｂおよび第５のｐ型領域１６ａは、ガードリング領域である。第２のｐ型領域１６ｂおよび第５のｐ型領域１６ａの各々における不純物濃度は、たとえば１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上３×１０¹⁷ｃｍ^-3以下程度である。

第１のｐ型領域５ｂ、第２のｐ型領域１６ｂおよび第３のｐ型領域３の各々は、第１の主面１０ａに接している。第２のｐ型領域１６ｂは、平面視において、ショットキー電極５０の外周端部５０ａよりも外側に配置され、第３のｐ型領域３および第１のｐ型領域５ｂを取り囲んでいる。第３のｐ型領域３は、平面視において、第１のｐ型領域５ｂを取り囲んでいる。

ｎ+基板１１は、単結晶炭化珪素からなり、たとえば窒素（Ｎ）などの不純物を含んでいる。ｎ+基板に含まれるたとえば窒素などの不純物の濃度は、たとえば５×１０¹⁸ｃｍ^-3程度である。電界停止層１２および第１のｎ型領域１４の各々は、炭化珪素エピタキシャル層であり、たとえば窒素（Ｎ）などの不純物を含んでいる。電界停止層１２に含まれる窒素などの不純物濃度はたとえば５×１０¹⁷ｃｍ^-3程度以上１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度以下である。第１のｎ型領域１４に含まれる窒素などの不純物濃度はたとえば７×１０¹⁵ｃｍ^-3である。第１のｎ型領域１４は、第１の主面１０ａに接し、かつ第１のｐ型領域５ｂ、第２のｐ型領域１６ｂおよび第３のｐ型領域３の各々の底面および側壁面に接している。第１のｐ型領域５ｂ、第２のｐ型領域１６ｂおよび第３のｐ型領域３の各々は、炭化珪素層１０内において、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａから第２の主面１０ｂに向かって伸長するように形成されている。

第２のｎ型領域１７は、平面視において、第２のｐ型領域１６ｂを取り囲み、断面視において第１の主面１０ａに接している。第２のｎ型領域１７は、たとえばリン（Ｐ）などがイオン注入されたｎ型の導電型を有するフィールドストップ領域である。第２のｎ型領域１７における不純物濃度は、第１のｎ型領域１４における不純物濃度よりも高い。

絶縁層２は、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａにおいて複数の第１のｐ型領域５ｂの各々と接するように配置されている。第１の主面１０ａにおいて第３のｐ型領域３に含まれる第４のｐ型領域５ａと接するように絶縁層２ｅが配置されていてもよい。絶縁層２、２ａは、たとえば二酸化珪素を含む。絶縁層２、２ａは、電気的に絶縁性を有する材料を含んでいればよく、たとえば窒化珪素などであってもよい。

図２を参照して、絶縁層２は、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａと接する第３の主面２ｂと、第３の主面２ｂと反対側の第４の主面２ａと、第３の主面２ｂおよび第４の主面２ａを繋ぐ側面２ｃとを含む。絶縁層２は、第１のｐ型領域５ｂの上に形成されるので、第１のｐ型領域５ｂのパターンによっては、平面視において直線状に形成されていてもよく、円状に形成されていてもよい。

電極５０は、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａにおいて第１のｎ型領域１４に接しており、第１のｎ型領域１４とショットキー接合しているショットキー電極である。電極５０は、第１のｐ型領域５ｂに接して設けられた絶縁層２の第４の主面２ａに接し、かつ平面視において絶縁層２の側面２ｃを取り囲むように側面２ｃと接して配置されている。電極５０は、第３のｐ型領域３に含まれる第４のｐ型領域５ａに接して設けられた絶縁層２ｅと接していてもよいし、第３のｐ型領域３に含まれる第５のｐ型領域１６ａと接していてもよい。また電極５０は、絶縁層２ｅを介さずに直接、第３のｐ型領域３に含まれる第４のｐ型領域５ａおよび第５のｐ型領域１６ａに接していてもよい。電極５０は、たとえばチタン（Ｔｉ）からなる。電極５０として、チタン以外にもたとえばニッケル（Ｎｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ)およびタングステン（Ｗ）など、炭化珪素層１０とショットキー接合可能な金属であればよい。

図３を参照して、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗と、絶縁層２の厚みとの関係について説明する。なお、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗とは、絶縁層２を介した第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の抵抗のことである。第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間に絶縁層２が存在しない（つまり絶縁層２の厚みが０）の場合における、第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間の接触抵抗はＲ１であると仮定する。第１のｐ型領域５ｂと電極５０との間に薄い絶縁層２を配置すると、当該接触抵抗は徐々に減少し、絶縁層２の厚みが厚みＴ２において当該接触抵抗は最小となると考えられる。絶縁層２の厚みを徐々に大きくしていくと、絶縁層２の厚みが厚みＴ１において、絶縁層２が存在しない場合における接触抵抗と同じ接触抵抗を示し、絶縁層２の厚みを厚みＴ１よりも大きくすると、当該接触抵抗は増大すると考えられる。絶縁層２の厚みＴは、たとえば１０ｎｍ程度であり、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度である。

図１を参照して、ショットキー電極５０に接して上部配線６０が形成されている。上部配線６０はたとえばアルミニウムからなり、上部配線６０の厚みはたとえば５μｍ程度である。上部配線６０、ショットキー電極５０および第１の主面１０ａに接して保護膜７０が形成されている。第４のｐ型領域５ａに接して絶縁層２ｅが設けられている場合、保護膜７０は絶縁層２ｅに接していてもよい。また、ｎ+基板１１と接してカソード電極３０が配置されている。カソード電極３０はたとえばニッケルからなる。さらに、カソード電極３０に接してたとえばチタン、ニッケル、銀やそれらからなる合金からなるパッド電極４０が配置されている。

次に、本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置であるＪＢＳ１の製造方法について、図４〜図１３を参照して説明する。

図５を参照して、まず、エピタキシャル基板準備工程（Ｓ１０：図４）が実施される。具体的には、たとえばポリタイプが４Ｈである六方晶炭化珪素からなるインゴット（図示しない）をスライスすることにより、導電型がｎ型のｎ+基板１１が準備される。ｎ+基板には、たとえば窒素（Ｎ）などの不純物が含まれている。ｎ+基板に含まれる不純物濃度は、たとえば５×１０¹⁸ｃｍ^-3程度である。

次に、ｎ+基板１１上に電界停止層１２と第１のｎ型領域１４とがエピタキシャル成長によって形成される。電界停止層１２はｎ型を有する炭化珪素層である。その後、電界停止層１２上に導電型がｎ型である第１のｎ型領域１４が形成される。第１のｎ型領域１４に含まれる窒素などの不純物濃度はたとえば７×１０¹⁵ｃｍ^-3程度である。第１のｎ型領域１４の厚みはたとえば１５μｍ程度である。

次に、イオン注入工程（Ｓ２０：図４）が実施される。図６を参照して、たとえばＡｌ（アルミニウム）イオンが、第１のｎ型領域１４内に注入されることにより、第１のｐ型領域５ｂと、第２のｐ型領域１６ｂと、第３のｐ型領域３とが炭化珪素層１０の第１の主面１０ａに接するように形成される。第３のｐ型領域３は、第４のｐ型領域５ａと、第４のｐ型領域５ａを挟むように形成された第５のｐ型領域１６ａとを含む。第１のｐ型領域５ｂおよび第４のｐ型領域５ａの各々の不純物濃度は、たとえば１×１０¹⁹ｃｍ^-3程度である。第５のｐ型領域１６ａおよび第２のｐ型領域１６ｂの各々の不純物濃度は、たとえば１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上３×１０¹⁷ｃｍ^-3以下程度である。同様に、たとえばＰ（リン）などが、第１のｎ型領域１４内に注入されることにより、導電型がｎ型である第２のｎ型領域１７が形成される。

次に、活性化アニール工程が実施される。具体的には、たとえばアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、１８００℃程度の温度で炭化珪素層１０が加熱されることにより、上記イオン注入工程にて導入された不純物が活性化される。これにより、不純物が導入された領域において所望のキャリアが生成する。以上により、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有し、第１の主面１０ａに接する第１のｐ型領域５ｂと、第２のｐ型領域１６ｂと、第３のｐ型領域３と、第１のｐ型領域５ｂと接し、かつ第１の主面１０ａに接する第１のｎ型領域１４と、第２のｐ型領域１６ｂの外周側に配置された第２のｎ型領域１７とを含む炭化珪素層１０が準備される。

次に、絶縁層形成工程（Ｓ３０：図４）が実施される。絶縁層形成工程（Ｓ３０：図４）は、絶縁層を堆積する工程（Ｓ３１：図８）と、絶縁層をアニールする工程（Ｓ３２：図８）とを有していてもよい。たとえば、図７を参照して、たとえば二酸化珪素からなる絶縁層２が炭化珪素層１０の第１の主面１０ａに接して形成される。具体的には、絶縁層を堆積する工程（Ｓ３１：図８）において、絶縁層２が、たとえば低圧化学的気相成長法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition）により炭化珪素層１０の第１の主面１０ａにおいて、第１のｐ型領域５ｂと、第２のｐ型領域１６ｂと、第３のｐ型領域３と、第１のｎ型領域１４と、第２のｎ型領域１７とに接するように堆積される。低圧化学的気相成長法による絶縁層２の堆積は、たとえば６９０℃の温度下において行われる。

次に、絶縁層をアニールする工程（Ｓ３２：図８）が実施される。具体的には、化学気相成長法により絶縁層２が炭化珪素層１０の第１の主面１０ａに接して形成された後、絶縁層２が、絶縁層２を堆積する温度よりも高い温度（たとえば８００℃以上９００℃以下の温度）でアニールされる。これにより、絶縁層２の膜質が緻密になるように改質されてもよい。

次に、図９を参照して、絶縁層２の第１の主面１０ａと接する面とは反対の面であって、第１のｐ型領域５ｂに対向する位置にマスクパターン４が形成される。マスクパターン４は、第４のｐ型領域５ａに対向する位置に形成されてもよい。マスクパターン４の形成は、フォトリソグラフィー法によって行われる。マスクパターン４はたとえばレジスト層からなる。

次に、図１０を参照して、絶縁層２の一部がエッチングにより除去される。具体的には、第１のｐ型領域５ｂおよび第４のｐ型領域５ａの各々に接して形成された絶縁層２を残し、第１のｎ型領域１４、第２のｎ型領域１７および第２のｐ型領域１６ｂの各々に接して形成された絶縁層２を除去するように、絶縁層２の一部がエッチングされる。また第１のｐ型領域５ｂに接して形成された絶縁層２を残し、第４のｐ型領域５ａ、第１のｎ型領域１４、第２のｎ型領域１７および第２のｐ型領域１６ｂの各々に接して形成された絶縁層２を除去するように、絶縁層２の一部がエッチングされてもよい。エッチングは、ドライエッチングでもよいし、ウェットエッチングでもよい。ウェットエッチングの場合、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａが削られることを抑制できるので好ましい。次に、マスクパターン４が除去される。以上により、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂおよび第４のｐ型領域５ａと接する絶縁層２が形成される（図１１参照）。図１１に示すように、絶縁層２は、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａと接する第３の主面２ｂと、第３の主面２ｂと反対側の第４の主面２ａと、第３の主面２ｂおよび第４の主面２ａを繋ぐ側面２ｃとを含んでいる。

絶縁層形成工程（Ｓ３０：図４）は、炭化珪素層１０の第１のｐ型領域５ｂの表面を熱酸化することにより行われてもよい。具体的には、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａを１３００℃程度の温度で熱酸化することにより、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａに接する絶縁層２を形成してもよい。その後、上記フォトリソグラフィー法を用いることにより、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂおよび第４のｐ型領域５ａと接する絶縁層２が形成されてもよい。

次に、ショットキー電極形成工程（Ｓ４０：図４）が実施される。具体的には、図１２を参照して、たとえばチタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）などを含むショットキー電極５０が、第１の主面１０ａにおいて第１のｎ型領域１４と接し、かつ絶縁層２に接するように形成される。ショットキー電極形成工程では、絶縁層２の第４の主面２ａと接し、かつ平面視において絶縁層２の側面２ｃを取り囲むように側面２ｃと接する電極５０が形成される。

次に、アニール工程（Ｓ５０：図４）が実施される。図１２を参照して、絶縁層２０と第１のｎ型領域１４の各々に接するショットキー電極５０が形成された炭化珪素層１０が、たとえば５００℃程度の温度でアニールされる。アニール温度は、好ましくは、４００℃以下７００℃以上程度であり、より好ましくは、３５０℃以下５００℃以上程度である。これにより、ショットキー電極５０は、炭化珪素層１０の第１のｎ型領域１４とショットキー接合するように形成される。以上により、炭化珪素層１０の第１の主面１０ａにおいて第１のｎ型領域１４とショットキー接合し、かつ絶縁層２と接するショットキー電極５０が形成される。

次に、上部配線形成工程（Ｓ６０：図４）が実施される。図１３を参照して、たとえば、ショットキー電極５０上にアルミニウムからなる上部配線６０が形成される。その後、たとえば化学的気相成長法により、上部配線６０、ショットキー電極５０および絶縁層２０の第３の主面に接する保護膜７０が形成される。保護膜７０は、たとえば二酸化珪素、窒化珪素またはそれらの積層膜からなる。

次に、裏面研削工程が実施されてもよい。たとえば炭化珪素層１０の第２の主面１０ｂを研削することにより、炭化珪素層１０の厚みが低減される。研削後の炭化珪素層１０の厚みはたとえば１００μｍ以上１５０μｍ以下程度である。

次に、カソード電極形成工程（Ｓ７０：図４）が実施される。具体的には、炭化珪素層１０の第２の主面１０ｂと接触するように、たとえばニッケルからなるカソード電極３０が形成される。次に、たとえば、第２の主面１０ｂ上に形成されたカソード電極３０に対してレーザー光が照射される。レーザーとして、たとえば波長が３５５ｎｍのＹＡＧレーザーが用いられる。カソード電極３０に対してレーザー光が照射されることにより、カソード電極３０が１０００℃程度に加熱される。これにより、炭化珪素層１０とオーミック接合するカソード電極３０が形成される。次に、カソード電極３０に接して、たとえばチタン、ニッケル、銀またはそれらからなる合金からなるパッド電極４０が形成される。これにより、図１に示す炭化珪素半導体装置としてのＪＢＳ１が完成する。

次に、本実施の形態に係るＪＢＳ１の作用効果について説明する。
本実施の形態に係るＪＢＳ１によれば、絶縁層２は、第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂと接する。ショットキー電極５０は、絶縁層２の第４の主面２ａと接し、かつ平面視において側面２ｃを取り囲むように側面２ｃに接する。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を低減することができる。

また本実施の形態に係るＪＢＳ１によれば、絶縁層２は二酸化珪素を含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を効果的に低減することができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１によれば、絶縁層２の厚みは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を効果的に低減することができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１によれば、平面視において、ショットキー電極５０の外周端部５０ａよりも外側に位置する第２のｐ型領域１６ｂをさらに備える。これにより、ＪＢＳ１の耐圧を向上させることができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１によれば、平面視において、第２のｐ型領域１６ｂを取り囲むように配置された第２のｎ型領域１７をさらに備える。これにより、ＪＢＳ１の耐圧を向上させることができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１によれば、ショットキー電極５０は、チタンを含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を効果的に低減することができる。

本実施の形態に係るＪＢＳ１の製造方法によれば、第１の主面１０ａにおいて第１のｐ型領域５ｂと接する絶縁層２が形成される。絶縁層２の第４の主面２ａと接し、かつ平面視において側面２ｃを取り囲むように側面２ｃと接するショットキー電極５０が形成される。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を低減可能なＪＢＳ１を得ることができる。

また本実施の形態に係るＪＢＳ１の製造方法によれば、絶縁層２を形成する工程は、第１のｎ型領域１４および第１のｐ型領域５ｂに接して絶縁層２を形成する工程と、第１のｎ型領域１４に接する絶縁層２の領域を除去する工程とを含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を低減可能なＪＢＳ１を効率的に得ることができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１の製造方法によれば、絶縁層２を形成する工程は、化学気相成長法により絶縁層２を形成する工程を含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を低減可能なＪＢＳ１を効率的に得ることができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１の製造方法によれば、絶縁層２を形成する工程は、化学気相成長法により絶縁層２を形成する工程の後、絶縁層２をアニールする工程を含む。絶縁層２をアニールすることにより絶縁層２の膜質が変化することにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を効率的に低減することができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１の製造方法によれば、絶縁層２をアニールする工程は、絶縁層２を８００℃以上９００℃以下の温度でアニールする工程を含む。これにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を効率的に低減することができる。

さらに本実施の形態に係るＪＢＳ１の製造方法によれば、絶縁層２を形成する工程は、炭化珪素層１０の第１のｐ型領域５ｂを熱酸化することにより行われる。これにより、簡易なプロセスにより、第１のｐ型領域５ｂとショットキー電極５０との間の接触抵抗を低減可能なＪＢＳ１を得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 炭化珪素半導体装置（ＪＢＳ）、２ 絶縁層、２ａ 第４の主面、２ｂ 第３の主面、２ｃ 側面、３ 第３のｐ型領域、４ マスクパターン、５ａ 第４のｐ型領域、５ｂ 第１のｐ型領域、１０ 炭化珪素層、１０ａ 第１の主面、１０ｂ 第２の主面、１１ 基板、１２ 電界停止層、１４ 第１のｎ型領域、１６ａ 第５のｐ型領域、１６ｂ 第２のｐ型領域、１７ 第２のｎ型領域、３０ カソード電極、４０ パッド電極、５０ 電極（ショットキー電極）、６０ 上部配線、７０ 保護膜、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２ 厚み。

Claims (12)

1. 第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有し、前記第１の主面に接する第１のｐ型領域と、前記第１のｐ型領域と接し、かつ前記第１の主面に接する第１のｎ型領域とを含む炭化珪素層と、
   前記第１の主面において前記第１のｐ型領域と接する絶縁層と、
   前記第１の主面において前記第１のｎ型領域とショットキー接合し、かつ前記絶縁層と接する電極とを備え、
   前記絶縁層は、前記第１の主面と接する第３の主面と、前記第３の主面と反対側の第４の主面と、前記第３の主面および前記第４の主面を繋ぐ側面とを含み、
   前記電極は、前記絶縁層の前記第４の主面と接し、かつ平面視において前記絶縁層の前記側面を取り囲むように前記側面と接する、炭化珪素半導体装置。
2. 前記絶縁層は二酸化珪素を含む、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
3. 前記絶縁層の厚みは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置。
4. 平面視において、前記電極の外周端部よりも外側に位置する第２のｐ型領域をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
5. 平面視において、前記第２のｐ型領域を取り囲むように配置された第２のｎ型領域をさらに備えた、請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
6. 前記電極は、チタンを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。
7. 第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有し、前記第１の主面に接する第１のｐ型領域と、前記第１のｐ型領域と接し、かつ前記第１の主面に接する第１のｎ型領域とを含む炭化珪素層を準備する工程と、
   前記第１の主面において前記第１のｐ型領域と接する絶縁層を形成する工程と、
   前記第１の主面において前記第１のｎ型領域とショットキー接合し、かつ前記絶縁層と接する電極を形成する工程とを備え、
   前記絶縁層は、前記第１の主面と接する第３の主面と、前記第３の主面と反対側の第４の主面と、前記第３の主面および前記第４の主面を繋ぐ側面とを含み、
   前記電極を形成する工程は、前記絶縁層の前記第４の主面と接し、かつ平面視において前記絶縁層の前記側面を取り囲むように前記側面と接する前記電極を形成する工程を含む、炭化珪素半導体装置の製造方法。
8. 前記絶縁層を形成する工程は、前記第１のｎ型領域および前記第１のｐ型領域に接して前記絶縁層を形成する工程と、
   前記第１のｎ型領域に接する前記絶縁層の領域を除去する工程とを含む、請求項７に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
9. 前記絶縁層を形成する工程は、化学気相成長法により前記絶縁層を形成する工程を含む、請求項７または８に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
10. 前記絶縁層を形成する工程は、化学気相成長法により前記絶縁層を形成する工程の後、前記絶縁層をアニールする工程を含む、請求項９に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
11. 前記絶縁層をアニールする工程は、前記絶縁層を８００℃以上９００℃以下の温度でアニールする工程を含む、請求項１０に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
12. 前記絶縁層を形成する工程は、前記炭化珪素層の前記第１のｐ型領域を熱酸化することにより行われる、請求項７または８に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。

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